有限状态机是由寄存器组和组合逻辑构成的硬件时序电路，其状态（即由寄存器组的1和0的组合状态所构成的有限个状态）只可能在同一时钟跳变沿的情况下才能从一个状态转向另一个状态，究竟转向哪一状态还是留在原状态不但取决于各个输入值，还取决于当前所在状态。这里是指Mealy型有限状态机。Moore型有限状态机的状态转移只取决于当前状态，与输入值无关。
在Verilog HDL中可以用许多种方法来描述有限状态机，最常用的方法是用always语句和case语句。下面的状态转移图表示了一个有限状态机：
上面的状态转移图表示了一个四状态的有限状态机，它的同步时钟是Clock,输入信号是 A 和 rst_n ,输出信号是 F 和 G。状态的转移只能在同步时钟（Clock）的上升沿时发生，往哪个状态的转移则取决于目前所在的状态和输入的信号（Reset 和 A）。
我们采用两种状态编码方式来实现这个有限状态机：
1）采用格雷码：
在ISE中，综合后，得到的RTL Schematic：
2）采用独热码：
程序和上面的几乎一样，只需要改下，各个状态对应的编码值即可，还有最后的default：state <= Idle;
还是给出程序吧：
上面两个程序的主要不同点是状态编码，2）采用了独热编码，而1）则采用Gray码，究竟采用哪一种编码好要看具体情况而定。对于用FPGA实现的有限状态机建议采用独热码，因为虽然采用独热编码多用了两个触发器，但所用组合电路可省下许多，因而使电路的速度和可靠性有显著提高，而总的单元数并无显著增加。采用了独热编码后有了多余的状态，就有一些不可到达的状态，为此在CASE语句的最后需要增加default分支项，以确保多余状态能回到Idle状态。
上面所说的多余状态是：4位编码有16种，独热码只列出了4种，剩下了12种，就是多余的状态。
另一位大牛只说了一句话，但很有启发：
因为，独热码实际上相当于已经译码过后的信号。
把数电书翻出来看看3-8译码器，看看译码以后的信号长什么样。
那我把3—8译码器的真值表给出来，确实如此。文章来源：https://www.toymoban.com/news/detail-449271.html
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